红细胞是血液中含量最丰富的细胞类型，在整个人体中携带氧气。在血液循环中，他们反复遇到不同程度的氧张力。缺氧是一种低氧张力状态，是血液循环生理过程和癌症、慢性炎症、心脏病发作和中风等各种病理过程中非常常见的微环境因素。此外，在镰状细胞病等各种病理过程中发现了细胞变形能力差和氧输送受损之间的相互作用。镰状红细胞在镰状和去镰状过程中同时经历剧烈的机械变形。
缺氧与细胞生物力学之间的相互作用以及患病红细胞加速损伤的潜在生化机制已得到充分理解，然而，缺氧导致红细胞降解(老化)的确切生物力学后果仍然难以捉摸。
佛罗里达大西洋大学工程与计算机科学学院的研究人员与麻省理工学院 (MIT) 合作，试图通过生物力学途径确定缺氧对红细胞衰老的作用。特别是，他们在单细胞水平检查了缺氧诱导的红细胞变形能力受损，比较了非循环缺氧和循环缺氧之间的差异，并记录了任何累积效应与缺氧循环的关系，例如尚未研究的方面数量上。红细胞变形性是其功能的重要生物标志物。
对于发表在《芯片实验室》杂志上的这项研究，研究人员开发了一种多方面的微流体体外测定法，以精确控制气体环境，同时探测红细胞的机械性能，可用作其他相关细胞类型的表征工具在依赖氧气的生物过程中。该测定有望用于研究缺氧对癌细胞转移潜能和相关耐药性的影响。癌细胞在缺氧的肿瘤微环境中转移性更强，癌细胞硬度已被证明是其转移潜力的有效生物标志物。
该研究的结果表明，红细胞衰老是一种重要的生物物理机制，其中循环缺氧挑战单独会导致红细胞膜的机械降解。该过程与变形引起的机械疲劳相结合，代表了循环红细胞所经历的两种主要疲劳载荷条件。
“我们系统的一个独特之处在于，可以在控制良好的氧张力环境下对多个单独跟踪的红细胞进行细胞变形性测量，”资深作者、副教授 Sarah Du 博士说。在 FAU 的海洋和机械工程系，以及 FAU 人类健康与疾病干预研究所 (I-HEALTH) 的成员。“我们的结果表明，红细胞的变形能力在脱氧条件下通过响应微流体装置内氧水平切换的前后机械表征而降低。”
微流体作为气体扩散的小型化和高效平台，通过流动或气体渗透膜将气体和水溶液连接起来，这也适用于控制细胞气体微环境。
标签：
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！